何艳喜毕业设计论文终稿

稠油井下催化降粘改质的实验研究

摘要

稠油是一种高粘度、高密度的原油，在石油资源中所占比例较大，因此如何开采稠油，使之成为可动用储量，是世界石油界一直在探究的问题[1]。本文通过对五种水热裂解反应催化剂的性能进行了评价，选出了适合稠油水热裂解反应的催化剂体系，优化了对水热裂解催化反应的最佳工艺条件：反应温度≥240℃，反应时间≥30小时，加水量为30%，在该条件下稠油水热裂解反应后粘度可下降60%以上；系统地考察了在溶剂存在下溶剂种类、反应温度、溶液浓度、反应时间对稠油降粘的影响，在最佳条件加水量为30%、反应温度为240℃、反应时间为30小时，稠油催化降粘率达到70%以上，稠油发生水热催化裂解后能够不可逆地降低稠油粘度

关键词：稠油降粘条件优化催化溶剂

目录

第一章绪论 (1)

1.1本文研究工作的目的和意义 (1)

1.2稠油井下催化降粘的国内外研究现状 (1)

1.2.1 催化剂方面的研究进展 (1)

1.2.2 催化助剂的研究现状 (2)

1.2.3 溶剂脱沥青专利技术研究现状 (3)

1.3本文的主要研究内容及技术路线 (6)

1.3.1 本文的主要研究内容 (6)

1.3.2 技术路线稠油 (6)

第二章催化剂作用下稠油催化裂解反应研究 (7)

2.1催化剂的选择 (7)

2.2稠油催化降粘实验研究 (7)

2.2.1 反应时间对催化降粘反应的影响 (7)

2.2.2 反应温度对稠油催化降粘反应的影响 (9)

2.2.3 加水量对稠油催化降粘反应的影响 (10)

2.3本章小结 (11)

第三章溶剂对稠油催化降粘效果的影响研究 (12)

3.1实验仪器 (12)

3.2实验装置 (12)

3.3实验过程 (13)

3.4溶剂存在下稠油催化降粘反应研究 (13)

3.4.1 溶剂种类的筛选 (13)

3.4.2 反应温度对稠油粘度的影响 (15)

3.4.3 反应时间对稠油粘度的影响 (16)

3.4.4 溶剂浓度对稠油粘度的影响 (17)

3.5反应后的降粘稳定性考察 (19)

3.6本章小结 (19)

第四章结论 (20)

参考文献 (21)

致谢 (23)

第一章绪论

1.1 本文研究工作的目的和意义

稠油是一种高粘度、高密度的原油，国外称之为重质原油。按照我国稠油的分类标准，粘度在50～10000 mPa·s之间的称为普通稠油;粘度在10000～50000mPa·s之间的称为特稠油；粘度超过50000 mPa·s的称为超稠油（天然沥青）。由于稠油在石油资源中所占比例较大，因此如何开采稠油，使之成为可动用储量，是世界石油界一直在探究的问题[1]。

稠油粘度高的根本原因是稠油中重质组分含量高或其分子微观结构不同。注蒸气等常规的热力开采方法都是在井底或储层中暂时降低稠油的粘度，而活性剂乳化稠油的方法是，在热采过程中使油水在储层形成乳状液采出，稠油中的重质组分分子及其含量没有发生根本变化。而水热裂解开采稠油技术通过向油层加入适当的催化剂及其它助剂，使稠油在水热条件下实现催化裂解，不可逆地降低重质组分含量或改变其分子结构，降低稠油粘度，在一定程度上使稠油轻质化，降低了稠油开采、集输和加工难度。这为稠油开采提供了新思路。

稠油裂化催化剂虽能起到降粘的效果，但是注入地层的催化剂不能与原油的重质组分充分接触，造成催化剂的利用效率不高，浪费严重，以至反应的时间延长，直接影响油田的经济效益。因此如何解决这一问题就显的极为重要。

1.2 稠油井下催化降粘的国内外研究现状

1.2.1 催化剂方面的研究进展

尽管稠油在热采条件下可发生部分裂解反应，但反应后粘度和平均分子量降低幅度有限，还不能满足稠油开采的需要。必须引入催化体系进行催化裂解，才能加速稠油裂解反应，并加大反应的深度。催化反应研究的核心是催化剂的研制。近年来国内外对重质原油改质催化剂的研究大致有以下几个方面：(1)高价过渡金属离子水溶性催化剂：Hyne及其合作者在模拟注蒸汽条件下，对比研究了金属如镍、铝、铜、锌、锰和铁等过渡金属离子对加拿大和委内瑞拉稠油裂解反应的催化作用[31]。结果是，加入0.1摩尔浓度金属离子的水溶液，在注蒸汽条件下(如240℃、水油重量比为5：1)，反应一定时间后，稠油粘度降低了70%以上(80℃测量);沥青质、胶质和硫含量降低，饱和烃和芳香烃含

量增加;H

2、CO

2

和C2+等气体产量也有所增加。Johnson等人报导了用铁等金

属氧化物和碱金属碳酸盐或硫化物作为催化剂改质稠油的专利。clough在其专利中报道，采用含V3+、Fe3+、Mn2+，等过渡金属离子的水溶液，在蒸汽吞吐温度下催化改质重质原油;Brue P.Pelrine.在其专利中报道，采用铁基离子液相催化剂，在2500PSig氢气压力和400℃下，可使渣油、重质原油的转化率达到80%～90%。可见，某些金属能够以离子、氧化物及硫化物形式，在稠油水热裂解中起到催化作用，加速反应进行，达到改质稠油的目的。

(2)油溶性过渡金属化合物催化剂：Richard、Anthony和McFarlane在其专利中介绍了一种油溶性催化剂(庚烷铝甲酸按)，可用于重质原油的地面改质[32]；加拿大艾尔伯塔(Alberta)大学。.P.strausz等人在其论文中介绍了一种油溶性催化剂一羧酸铝盐，对沥青砂和重质原油的液相加氢裂化具有明显的催化作用，使重质原油的沥青质含量由16.2%下降到3.6%。

(3)超强酸催化剂：T.W.Moje1Sky在其研究中，以超强酸(HF/BF3体系)为催化剂处理Alberta重质油，结果证明超强酸有效地使重质油中的沥青和沥青质转化为低分子量的戊烷可溶物，并使氧、硫、氮含量降低[5]。

从大量文献中可以看出：采用催化改质方法处理不同油田或同一油田不同区块的重质原油，适用的催化剂各不相同。因此有必要对不同来源、不同性质的稠油进行有针对性的研究。

1.2.2 催化助剂的研究现状

原油中除含有烃类化合物外，还含有少量的氧硫、氮和金属化合物，这些金属化合物的含量虽然很低，但对石油加工尤其是对炼油催化剂影响很大。在加热的过程中，原油中的这些金属化合物易在设备表面沉积形成垢物，造成换热器和加热炉的热效率下降，严重时可导致管道堵塞造成非计划停工；金属化合物的分解还可造成设备腐蚀经蒸馏后原油中的金属化合物大部分集中在重质油中，造成后续炼油装置如重油催化裂化、渣油加氢处理、加氢裂化等装置的催化剂中毒，致使催化剂损耗增加，产品分布和产品性质变差，严重影响了炼厂的经济效益。因此，如何降低原油中金属化合物对炼油过程的危害一直是炼油工作者关注的课题。

1.2.2.1原油脱钙剂

原油中的钙包括无机钙和有机钙，有机钙以环烷酸盐和酚盐形式存在，常规的电脱盐方法无法将其脱除原油中未被脱除的钙对原油加工有较严重的影响。在催化裂化过程中，原料中的钙化合物沉积在催化剂上，使催化剂结块，同时还会使催化剂的比表面积下降，造成永久性失活，导致催化剂消耗增加。

在加氢裂化过程中，原料中的钙会导致加氢催化剂失活，堵塞催化剂床层的介质通道，使加氢反应器压降上升。

目前，解决原油脱钙问题的主要途径是在原油电脱盐时加入脱钙剂，使脱盐、脱钙同时进行，将大部分有机钙在进入常压蒸馏前脱除。脱钙剂大都是螯合沉淀类药剂，脱钙机理是与原油中的有机钙反应使其转化为溶于水的化合物或悬浮于水中的固体小颗粒，随着水相与油相的分离达到脱钙的目的。由于镁、铁的性质与钙相似，脱钙的同时镁、铁也得到脱除。近年来国内脱钙剂的开发比较活跃，所研制的脱钙剂多是复合剂，主要有洛阳石化工程公司设备研究所研制的系列脱钙剂，扬子石化公司研究院研制的FT系列脱钙剂和齐鲁石化公司胜利炼油厂研制的脱钙剂D、脱钙剂E，洛阳石化工程公司设备研究所开发的螯合沉淀脱钙法比较理想，该法是利用现有的电脱盐装置，将脱钙剂作为一种助剂与破乳剂一起注入电脱盐装置中。

1.2.2.2 FCC金属钝化剂

菲利浦、谢夫隆等国外几大公司在有关钝化剂及其相关技术进行过大量的研究，并开发出目前工业上广泛使用的锑、铋和锡型等金属钝化剂技术，国内以石油化工科学研究院和洛阳石化工程公司炼制研究所为主导进行钝化剂技术的研究和开发工作，并已有系列钝化剂在国内炼厂广泛使用。如具有钝镍、钝钒作用的LMP-6多功能金属钝化剂。

较早开发的锑基钝镍剂和锡基钝钒剂虽然效果较好，但锑毒性大，属于美国环保局开列的有公害的化学物质，并且对CO助燃剂有一定的抑制作用；锡化合物对人体皮肤和眼睛有较强的刺激性。因此，近年来出现了其它种类的金属钝化剂的报道，如稀土纳米微粒对钒中毒催化剂的比表面积、孔体积和微反活性的作用；镁基钝化剂的钝镍作用及应用；磷基钝化剂的钝镍作用及应用；石油化工科学研究院针对催化裂化钙污染进行了抗钙的研究。新型钝化剂的发展趋势主要立足于改善钝化效果，对多种污染金属具有钝化作用，对环境无污染。

1.2.3 溶剂脱沥青专利技术研究现状

1.2.3.1渣油超临界抽提技术( ROSE)技术

ROSE技术是20世纪70年代由美国科尔-麦吉公司开发的。1995年Kellogg 公司购买了ROSE技术并对其技术进行了完善。

该技术可使用丙烷到己烷做溶剂；可处理常压渣油或减压渣油。可用来生产润滑和调合组分、催化裂化进料、加氢裂化进料、胶质和沥青。

ROSE技术的特点是：

①简化工艺流程。新建的ROSE工艺装置采用两段抽提为主。

②采用超临界溶剂回收。约90%的溶剂不需经过蒸发。溶剂换热冷却后循环使用。公用程用量可比单效蒸发溶剂回收法低50%左右。

③在抽提塔中使用了规整填料，优化、改进了换热系统流程。所以，降低了建设投资。ROSE工艺的建设投资比常规的溶剂脱沥青工艺约可降低20%。 1979年，美国宾兹石油公司鲁斯维尔炼油厂的丙烷脱沥青装置改造为13.5万t/ a的超临界抽提，由宾夕法尼亚渣油生产润滑油料和沥青，这是第一套超临界抽提工艺的工业化装置。

日前，世界上采用该技术的装置己有30套，其中设在美国加州Richmond 炼油厂的是当今世界上规模最大的，处理能力达225万t/ a。根据报道，该技术大多数使用戊烷作溶剂，并且主要用来获得催化裂化和加氢裂化进料。使用丙烷并用来获取残渣润滑油料的ROSE工业装置只有五六套。

1.2.3.2 Demex技术

Demex技术是美国U 0 P公司和墨西哥石油研究院(TMP)联合开发的，适用于加工减压渣油的溶剂抽提过程。可以从减压渣油中分离出从用于下游转化装置的原料到生产润滑油基础油组分和沥青，可以从渣油中回收芳烃和可加工的胶质组分，将高金属含量的渣油分离成含金属相对较少的脱金属油和脱油沥青副产品。与生产润滑油料的丙烷脱沥青工艺相比，Demex技术采用几种较重的轻烃作溶剂，使用的溶剂量较少，因此可以降低加工费用和减小装置的规模。采用超临界溶剂回收技术和使用特殊的抽提塔内件，可在高收率下回收脱金属油。

广州石化80万t/ a的溶剂脱沥青装置就是引进的该技术，于1990年4月一次投料试车成功。以胜利原油的减压渣油为原料，采用丁烷或戊烷作溶剂，生产的产品为脱沥青油、胶质和沥青。脱沥青油作为催化裂化原料；沥青一部分用来与减压渣油和胶质调合生产道路沥青，其余部分送至减粘裂化装置与渣油混合作为减粘原料。

1.2.3.3 低能耗脱沥青的LFDA技术

美国福斯特-惠勒(F-w)公司的溶剂脱沥青工艺技术(LFDA)。用于从减压渣油生产润滑油料、催化裂化和加氢裂化原料油。其主要特点是采用转盘抽提塔和双效蒸发溶剂回收流程。通过改变转盘转数和调整操作。提高溶剂的选择性及产品收率，比常规蒸发法可显著降低能耗。该工艺使用的溶剂是不同混合比

例的C3-C7轻烃(包括石脑油)。

日前，己有41套工艺装置采用了该公司的专利技术总能力达975万t/a。

1.2.3.4 Solvahl技术

Solvahl技术是法国石油研究院(IFP)的专利技术。可以最大量地从减压渣油中回收沥青质及重金属含量合格的脱沥青油，用作催化裂化或加氢处理的原料。

Solvahl技术的主要特点是：

(1)采用超临界技术回收溶剂。

(2)使用两台串联的抽提器，抽提器在有温度梯度和低线速条件下操作。

(3)脱沥青油的纯度高，溶剂温度低。

Solvahl技术处理减渣可使脱沥青油产率最大且几乎不含沥青质。

Solvahl技术建成的工业装置不多。在法国里昂附近建成的脱沥青装置是应用其技术之一。

1.2.3.5 油化工科学研究院(RIPP)的溶剂脱沥青技术

RIPP开发的工艺具有产品收率高。操作灵活；采用沉降两段脱沥青技术；采用超临界溶剂回收技术.使能耗比常规的丙烷脱沥青工艺低30 %-50 %。该工艺根据需要可与加氢裂化、催化裂化工艺配套。

脱沥青原料(减压渣油、减粘渣油、催化裂化油浆及其混合物)经换热进入抽提塔与溶剂逆流接触.进行抽提分离。较重的沥青相进入沥青蒸发汽提塔，回收溶剂并抽出沥青。较轻的油-溶剂相进入临界塔.使油和溶剂基本得到分离。脱沥青油经蒸发汽提后作为加氢裂化、催化裂化或润滑油原料。

锦西石化1965年首先采用了沉降两段法脱沥青工艺对其溶剂脱沥青装置进行了改进;以后沉降两段法脱沥青工艺在我国工业溶剂脱沥青装置上得到广泛的应用。

RIPP还开发了C4溶剂脱沥青技术。吉林石化1987年建成的我国第一套超临界混合C4溶剂脱沥青装置采用的就是该技术。

1.2.3.6 石油大学超临界抽提脱沥青技术

山东石油大学从20世纪80年代初起.在重质油加工国家重点实验室进行了近十几年的实验室工作。对大庆、孤岛、胜利、中一家寺渣油用C4\C5馏分或者是它们的混合物溶剂进行了广泛的实验。这个实验装置可以在临界状态下运行，也可在亚临界条件下运转，可一段或两段操作来提高萃取过程的灵活性。用相对分子质量小的烃类作为溶剂。在溶剂的超临界或亚临界条件下萃取孤岛

常压渣油，只要脱沥青油的产率保持不超过70 %.就可以使脱沥青油萃取液的康氏残炭值<2.5 % ，w(镍)<4。这种脱沥青油是流化催化裂化很好的原料。

在实验室工作的基础上，1988年在石油大学的胜华炼油厂建成了一套1. 5万t/ a的半工业化型装置。该装置所用溶剂始终处于超临界状态下，通过恒定压力，改变温度，使溶剂的密度产生变化的方法来分离渣油中的沥青、胶质和脱沥青油。

该技术脱沥青所需的沉降时间仅为常规溶剂脱沥青的1/10-1/ 7，因此能提高加工量。

1.3 本文的主要研究内容及技术路线

1.3.1 本文的主要研究内容

①催化剂作用下稠油降粘反应研究；

②溶剂对稠油催化降粘反应的影响；

③系统地研究了稠油催化降粘开采稠油的机理；

1.3.2 技术路线稠油

①对国内外稠油催化水热裂解技术理论基础、研究现状与发展趋势进行调研。

②选择适合胜利稠油催化降粘的催化剂。

③在化学催化剂的作用下，研究胜利稠油催化水热裂解规律。主要包括：芳香类溶剂对稠油水热裂解反应的作用效果，筛选促进效果最好的芳香类溶剂，并考察反应条件变化对溶剂在催化降粘反应中的效果影响。

④在上述一系列实验研究的基础上，优选出适合胜利稠油的高效、廉价的注蒸汽化学辅助水热裂解催化溶剂，室内评价效果，系统研究反应条件变化（溶剂浓度的变化）对催化剂水热裂解降粘效果的影响，分析稠油样催化水热裂解反应后粘度的变化。

第二章 催化剂作用下稠油催化裂解反应研究

为了达到井下降粘开采稠油的目的，有必要探索稠油在催化剂作用下的水热裂解反应行为，为加速稠油的水热裂解反应，选择合适的水热裂解催化剂，提供理论依据。同时，为井下催化降粘开采稠油提供可靠的施工技术。为此，在本章中将从稠油水热裂解催化剂的分类及筛选出发，探讨在催化剂存在下，各种条件对稠油发生的裂解降粘反应的影响.

2.1 催化剂的选择

在反应釜中加入定量的稠油，加入等量(浓度0.03%)不同类型的催化剂溶液，溶液的加量占稠油质量的30%，在240℃下反应30h ，待反应完成以后，在50℃下测反应前后稠油的粘度，并计算各自的降粘率，测定结果见表2.1

表2.1 不同催化剂对稠油降粘率的影响

反应条件：反应时间＝30h ，加水量＝30％,温度=240℃图2.1不同催化剂对稠油降粘率的影响

从表2.1中可以看出，不同催化剂对胜利稠油的粘度影响不同，在选用的五种催化剂中催化剂D 的效果最好，稠油反应后其粘度下降了60.2%。

2.2 稠油催化降粘实验研究

2.2.1 反应时间对催化降粘反应的影响

为了考察反应时间对稠油水热裂解催化作用的影响，

在其它反应条件不变

的情况下改变水热裂解反应的时间，待反应完成后，利用NXS-11A旋转粘度计在50℃的条件下，对反应前后的稠油粘度进行了测定，测定结果见表2.2。从表中可以看出，随着反应时间的增加，稠油的粘度急剧下降，当反应到达30小时后，粘度下降的趋势减缓，这说明在240℃下经30小时反应后，稠油的水热裂解反应到达平衡。同时，从表中可以看出，经30小时反应后稠油的粘度下降了61.2%，粘度的下降一方面反映了稠油组成中重质组分的减少、轻质组分的增加，稠油的平均分子量的降低，也反映了稠油分子的聚集状态发生了变化。因为，稠油作为一种常见的胶体分散体系，沥青质是以胶核的形式存在于稠油中，沥青质平均分子量的减少，必然造成胶核尺寸的减小，同时，由于水热裂解反应的发生，将脱去存在于沥青质、胶质中的杂原子如S，O和N，这也可减弱分子之间的相互作用力，从而使稠油的粘度降低。

表2.2 反应时间与稠油粘度的关系

反应条件：反应温度＝240℃，催化剂浓度＝0.03％，加水量＝30%

图2.2 稠油粘度与反应时间的关系

图2.3 稠油降粘率与反应时间的关系

2.2.2 反应温度对稠油催化降粘反应的影响

为了考察反应温度对胜利稠油催化裂解反应的影响，在加水量为30%、催化剂浓度为0.03%改变反应温度的前提下，对稠油水热裂解反应30小时，分析反应前后稠油的粘度，测定结果见表2.3。

从表2.3可以看出，随着反应温度的增加，稠油的粘度下降，当反应温度上升到240℃时，稠油的粘度下降了62.3%，而260℃时粘度下降了63.5%，变化很小。因此说明240℃为最佳的催化裂解反应温度。

表2.3 反应温度与稠油粘度的关系

反应条件：催化剂浓度0.03%，反应时间30h，加水量=30%

从图2.4和2.5可以看出，随着温度的上升，曲线趋势变化陡峭，这是因为稠油的粘度对温度非常敏感，也就是说，温度对稠油降粘起着决定性的作用。

图2.4 稠油粘度与反应温度的关系

图2.5 反应温度与降粘率的关系

2.2.3 加水量对稠油催化降粘反应的影响

在其它条件不变的情况下，改变反应体系中的加水量，考察含水量对稠油催化裂解反应的影响，加水量与稠油粘度的关系见表2.4。

反应条件：反应温度=240℃，反应时间=30hrs，催化剂浓度=0.03%

图2.6 加水量与稠油降粘率的关系

从表中数据可以看出，在30%的加水量范围内，随着加水量的增加，稠油的粘度下降，如当反应体系中没有水存在时，在240℃下反应30小时后，粘度仅降低1.5%，而加水量增加到10%时，降粘率达20.4%，加水量为30%时，降粘率增加到60.8%，加水量超过30%时降粘率保持不变，图2.6的曲线水平变化，可见，最佳加水量为30%。

由以上试验说明催化剂的存在，加速了稠油的水热裂解反应，催化反应的发生是有一个最佳条件的，在此条件下可大幅度地降低了稠油的粘度，提高稠油的流动性。

2.3 本章小结

1.对五种水热裂解反应催化剂的性能进行了评价，选出了适合胜利稠油水热裂解反应的催化剂体系。

2.对催化剂存在下，稠油水热裂解反应条件进行了系统的研究，得到了水热裂解催化反应的最佳工艺条件：反应温度≥240℃，反应时间≥30小时，加水量为30%。

3.研究了在催化剂作用下，稠油水热裂解反应后粘度可下降60%以上。

第三章溶剂对稠油催化降粘效果的影响研究

由前一章催化剂的降粘反应研究我们可以看出，催化剂的加入明显降低了稠油的粘度，稠油降粘率达到了60%以上。然而，这离我们的要求还有一定的距离。如何使得降粘率进一步提高，就成为我们面对的问题。以前，有人通过提高催化剂的浓度，使得稠油降粘率达到了70%以上，但催化剂的浓度过高，增加了经济代价。为了降低成本，就需要降低催化剂的浓度，但又想保持较高的降粘率，就需要有一种物质能协助催化剂作用。有文献报道[6]，在煤炭液化过程中，溶剂起着十分重要的作用，作为一种介质，它的作用主要体现在对煤粒中沥青质的溶胀分散作用。稠油的粘度主要是由胶质、沥青质的含量决定的，而稠油中沥青质与煤粒中沥青质具有相似的结构，因此设想选择一种溶剂，加入反应体系来分散沥青质，使催化剂与之充分接触，从而提高其裂解的转化率，达到降低粘度的目的。本章将就这一问题展开研究。

3.1 实验仪器

（1）G S型高压釜，威海化工器械厂产。

（2）G S型高压釜控制仪，威海化工器械厂产。

（3）Z DHW型调温电热套，河北新兴电器厂产。

（4）M p502B电子分析天平，上海精科仪器厂产。

（5）101－1－BS-Ⅱ电热恒温鼓风干燥箱，上海跃进器械厂产。

（6）H S-4(B)型恒温浴槽，成都仪器厂产。

（7）N XS-11A型旋转粘度计，成都仪器厂产。

（8）H ITACHI260-50红外光谱仪（IR）。

（9）常规玻璃仪器。

3.2 实验装置

旋转粘度计的工作原理：稠油的粘度是用NXS-11A旋转粘度计进行测定的。粘度是评定油品流动性的指标，它表征了流体运动时分子间摩擦阻力的大小。由于稠油属于非牛顿体系的流体，其粘度是剪切速率的函数，故不能用毛细管粘度计，而需用旋转粘度计。旋转粘度计的主要结构包括一个转动部件和一个静止部件，液体充于两者之间而受到剪切。由转动部件的旋转速度来计算剪切速率，同时又可测出其剪切应力，并据此可以得到该液体在不同剪切速率

下的不同的粘度。

图3.1 NXS-11A旋转粘度计示意图

3.3 实验过程

把稠油放入GS型高温高压反应釜中，加入30%的蒸馏水和1ml/100g稠油的所选溶剂，装入恒温干燥箱,反应完成后用旋转粘度计测试稠油粘度的变化。

3.4 溶剂存在下稠油催化降粘反应研究

3.4.1 溶剂种类的筛选

下面通过实验考察溶剂对稠油催化降粘反应的影响。反应条件为：稠油、超强酸催化剂、水、的质量为100g， 0.03g， 30g. A， B， C， D， E四种溶剂均取1.0ml，反应温度240℃，反应时间30h.实验操作步骤、粘度测定、降粘率计算与前面的实验完全相同。实验结果见图3.2。依据图3.2所示结果，筛选出D-芳香烃为合适的溶剂(E-溶剂的效果也比较好，但考虑成本问题放弃之)。下面做另一组实验来考察D溶剂与催化剂之间的协同降粘作用。反应条件为：稠油、超强酸催化剂、水的质量分别为100g， 0.03g， 30g， D溶剂取1.0ml，反应温度240℃，反应时间30h。实验操作步骤、粘度测定、降粘率计算与前面的实验相同。实验结果见表3.1。

图3.2 不同溶剂对稠油催化效果的影响表3.1 反应前后稠油粘度变化

图3.3 反应体系与降粘率的关系

3.4.2 反应温度对稠油粘度的影响

将稠油200克放入高温高压反应釜中，并加入2ml的溶剂，在不同温度下反应30小时，反应完成后，取出稠油，测定结果见表3.2。

从表3.2中可以看出，随着温度的升高，稠油水热裂解反应的程度加强，稠油的粘度大浮动降低，当反应温度上升到240℃时，稠油的粘度下降了71.2%，而280℃时粘度下降了71.5%，变化很小。因此说明240℃为最佳的反应温度。

反应条件：反应时间=30hrs，催化剂浓度=0.03%，溶剂加量=1ml%

对比在加与不加溶剂时，反应后稠油的粘度变化，见图3.4和图3.5。从图中可以看出，加入溶剂后，稠油的粘度比无溶剂存在时的稠油粘度降低较多。例如，在240℃、30小时的同等反应条件下，加入溶剂后，稠油的粘度降低71.2%，而未加溶剂时的降粘率为62.3%，降粘率几乎提高了10%。这表明，溶剂的加入，加速了稠油的催化降粘反应。

图3.4 稠油粘度与反应温度的关系

图3.5 稠油降粘率与反应温度的关系

3.4.3 反应时间对稠油粘度的影响

在不同反应时间条件下，对稠油进行催化裂解反应，测定反应后稠油的粘度，测定结果见表3.3，从表3.3可以看出，随着反应时间的延长，稠油发生催化裂解的趋势明显增强，当反应达到24小时以后，稠油的粘度下降趋势减缓，当30小时以后粘度基本保持不变，说明反应30小时，稠油的催化裂解反应已基本完成，这是由于稠油的催化裂解反应是在稠油结构中的键能较弱的C-S及C-O键之间发生的，而在稠油中这些键的数量是有限的。

表3-3 反应时间对稠油黏度的影响

图3.6 稠油粘度与反应时间的关系

图3.7 稠油降粘率与反应时间的关系

由图3.6及图3.7可以看出，在240℃的条件下，同样反应30小时，加入溶剂后，稠油的粘度降低69.7%，而未加溶剂时的降粘率为61.2。这表明，溶剂的加入，加速了稠油的催化降粘反应。

3.4.4 溶剂浓度对稠油粘度的影响

在240℃、改变溶剂加量的条件下对稠油进行水热裂解反应30小时后，分别测定反应后稠油的粘度，测定结果见表3.4。

表3.4 溶剂浓度对稠油粘度的影响